CN103295919B - 单元节距可控的植球装置及植球方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种单元节距可控的植球装置以及一种植球方法，该植球装置包括：主体，包括连接部分、多个第一凸块、多个第二凸块、多个插入孔；吸附杆，具有连接杆和从连接杆向下突出的多个吸附管；多个加热部件；检测部件，设置在位于第二凸块中的第二通孔中；以及控制部件，与检测部件和加热部件连接并设置为控制植球操作，其中，所述多个加热部件对主体和吸附杆进行加热以使连接部分和连接杆均匀变形，以调节植球装置的单元节距，控制部件根据检测部件检测到的数据控制加热部件的加热，以对所述植球装置的单元节距进行调节。该植球装置的单元节距可控，以方便地利用该植球装置封装单元节距值不同的封装件。

Description

单元节距可控的植球装置及植球方法

技术领域

本发明涉及一种焊球附着工具及其控制方法，更具体地说，涉及一种单元节距可控的焊球附着工具及其控制方法。

背景技术

在现有技术中，印刷电路板（PCB）/电磁兼容性（EMC）芯片材料在封装过程中由于热膨胀系数不匹配，在后固化之后，印刷电路板/电磁兼容性芯片材料膨胀，导致将要封装的结构中，单元节距发生变化。

当利用相同的封装布局组装不同的装置时，由于封装件单元节距不同，所以实际的单元节距变化值不同，在封装件的单元节距中产生很大的差值。当进行焊锡球附着时，在不同单元节距的封装件制造过程中发生严重故障，例如，漏掉焊锡球、双焊锡球等。另外，即使设定的封装单元节距值相同，具有不同封装结构和封装组件材料的封装件中，随着热加工成型过程的单元节距变化值也不相同，因此，具有不同封装结构和封装组件材料的每个封装件仍相应地需要一个与其匹配的固定的焊锡球附着工具。

发明内容

本发明的一方面在于提供一种焊球附着工具，该焊球附着工具的单元节距可控，以方便地利用该植球装置封装单元节距值不同的封装件。

本发明的另一方面在于提供一种植球方法，该植球方法可以使焊球附着工具的单元节距可控地变化，以适于单元节距、封装结构以及封装组件材料不同的封装件的焊球附着，极大地节省了成本并且节约了时间。

根据本发明的一方面，提供了一种植球装置，该植球装置包括：主体，包括连接部分、多个第一凸块、与多个第一凸块交叉地布置的多个第二凸块、以及位于彼此相邻的第二凸块之间和位于相邻的第一凸块和第二凸块之间的多个插入孔，第一凸块与第二凸块从连接部分向下突出，插入孔形成在连接部分中，第一凸块内部具有均匀分布的多个第一通孔，第二凸块内部具有第二通孔；吸附杆，设置在主体上方并且具有连接杆和从连接杆向下突出的多个吸附管，连接杆和吸附管在内部相互连通，多个吸附管分别插入到多个插入孔中，以在抽真空时吸附焊球或在卸掉真空时进行植球；多个加热部件，设置在位于所述多个第一凸块中的多个第一通孔中；检测部件，设置在位于第二凸块中的第二通孔中，用于检测主体的温度数据或者检测主体的单元节距数据和目标植球区域的单元节距数据；以及控制部件，与检测部件和加热部件连接并设置为与检测部件一起控制植球操作，控制部件根据检测部件检测到的数据控制植球装置的操作，其中，所述多个加热部件对主体和吸附杆进行加热以使连接部分和连接杆均匀变形，以调节植球装置的单元节距，控制部件根据检测部件检测到的数据控制加热部件的加热，以对所述植球装置的单元节距进行调节。

第一凸块的横截面积可以大于第二凸块的横截面积，第一凸块和第二凸块之间的空间形成为抽真空孔，所述抽真空孔与吸附杆的连接杆的位置相对应，并与插入孔连通。

相邻的两个第一凸块之间可以设置有至少一个第二凸块。

加热部件可以包括外壁和电加热丝，电加热丝设置在外壁的内部。

主体、吸附杆和加热部件的外壁可以由相同的材料形成。

主体、吸附杆和加热部件的外壁可以由不锈钢加工制成。

检测部件可以包括温度传感器和位移传感器中的至少一种。

根据本公开的另一方面，可以提供一种利用上述植球装置进行植球的方法，所述植球方法包括：（a）、准备植球区域，所述植球区域的单元节距与植球装置的主体的单元节距不同；（b）、操作控制部件，控制部件根据所述植球区域的单元节距设定加热部件所要加热到的温度；（c）、运行加热部件，以加热主体和吸附杆，同时运行检测部件，以测量升温后主体和吸附杆的温度或者植球装置的单元节距和目标植球区域的单元节距，并将测量结果反馈给控制部件，直到主体的实际温度与设定的温度相同或者直到植球主体的单元节距与所述植球区域的单元节距相同，保持加热部件的加热使主体和吸附杆的温度恒定；（d）、利用吸附管进行抽真空，通过主体内的低压吸附焊球；（e）、将吸附的焊球对准所述植球区域，卸真空，同时利用吸附管将焊球推到所述植球区域，完成植球。

附图说明

通过下面结合附图对示例性实施例的详细描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：

图1是根据本发明的实施例的植球装置的剖视图；

图2是根据本发明的实施例的植球装置吸附焊球时的剖视图；

图3是根据本发明的实施例的植球装置中的加热部件的内部结构的剖视图；

图4是示出了使用根据本发明的实施例的植球装置进行植球的对比性示例的操作图；

图5是示出了使用根据本发明的实施例的植球装置进行植球的示例性实施例的操作图；

图6是示出了使用根据本发明的实施例的植球装置进行植球的方法的控制流程图。

具体实施方式

以下，参照附图来详细说明本发明的实施例。为清晰起见，在附图中使用相同的标号指示相同的元件。

图1是根据本发明的实施例的植球装置的剖视图。图2是根据本发明的实施例的植球装置吸附焊球时的剖视图。图3是根据本发明的实施例的植球装置中的加热部件的内部结构的剖视图。

参照图1到图3，植球装置1包括：主体10，形成植球装置1的整体外观；吸附杆20，设置在主体10上方并且与主体10插入地结合，以吸附焊球；加热部件30，设置在主体10内部，用于加热主体10和吸附杆20；检测部件40，设置在主体10内部，用于检测主体10的温度以及目标植球区域和植球主体10的各自的单元节距；控制部件50，用于控制加热部件30和检测部件40。

主体10包括：连接部分11；多个第一凸块12，每个第一凸块12从连接部分11向下突出并且具有第一通孔121；多个第二凸块13，每个第二凸块13从连接部分11向下突出并且具有第二通孔131；插入孔14，形成在第一凸块12和与之相邻的第二凸块13之间以及形成在彼此相邻的第二凸块13之间。根据本发明，第一凸块12与第二凸块13交叉地布置。参照图1和图2，在根据本发明的当前实施例中，在两个相邻的第一凸块12之间均匀地布置有三个第二凸块13，然而，本发明不限于此，例如，可以在两个相邻的第一凸块12之间布置一个、两个或四个以上的第二凸块12。如图1和图2所示，第一凸块12的横截面积比第二凸块13的横截面积大，用于形成容纳多个加热部件30的多个通孔121，以使连接部分11的各部分均匀受热，从而均匀变形。然而，本发明不限于在此描述的实施例，而是可以以各种方式实施。例如，第一凸块12和第二凸块13的横截面积可以相同，并且交叉布置，只要能够实现主体10和吸附杆20的均匀加热变形并且均匀检测温度和单元节距的目的即可。

如图所示，在第一凸块和第二凸块之间的空间形成为抽真空孔（与图中的吸附管22的位置相对应，位于吸附管的下部），所述抽真空孔与插入孔14连通，以便于后续的抽真空操作。

吸附杆20包括连接杆21以及从连接杆21向下突出的多个吸附管22，其中，连接杆21是中空的。连接杆21和吸附管22相互连通，以便于进行抽真空。多个吸附管22分别插入到主体10的多个插入孔14中，用于进行抽真空来吸附焊球或卸掉真空来进行植球。

加热部件30被嵌入在第一凸块12中的第一通孔121内部并且与第一通孔121紧密接触。加热部件30包括外壁31和电加热丝32，电加热丝32设置在外壁31的内部。通过加热部件30的加热，主体10和吸附杆20同时被加热，并且同时地膨胀变形。

检测部件40被嵌入在第二凸块13中的第二通孔131内部并且与第二通孔131紧密接触，用于检测主体10和吸附杆20的温度（即，检测连接部分11和连接杆21的温度）、检测目标植球区域的单元节距以及植球装置的单元节距（即，第一凸块12的末端到与之相邻的第一凸块12的前端之间的距离）。检测部件40可以包括温度传感器，便于检测待检测区域的温度数据，检测部件40还可以包括位移传感器，便于检测单元节距的数据。

控制部件50设置在植球主体10的外部，并且与加热部件30和检测部件40连接，用于控制加热部件30和检测部件40，具体地讲，控制部件50控制加热部件30加热到预定温度，控制检测部件40用于检测数据，并且接收由检测部件40反馈的检测数据，根据反馈的数据进行动作。但是本发明不限于此，控制部件的位置可以变化，只要能够实现本发明的实施例中的控制功能即可。

在本发明的实施例的情况下，加热部件30的外壁31和检测部件40与主体10由相同的材料形成，例如，由成本低且机械加工性能良好的不锈钢形成。然而，本发明不限于在此描述的实施例，而是可以由其他合适的具有良好的导热性和热变形性能的材料形成。

图4是示出了使用根据本发明的实施例的植球装置进行植球的对比性示例的操作图。下面，将参照图4详细描述一种植球方法。具体地说，图4是示出了目标植球区域的单元节距与植球装置的单元节距相同的情况下，植球装置进行植球操作的过程。

如图4所示，首先，准备如图4中的（a）所示的将要进行植球的PCB（以此为例，但是本发明不限于此），其中，PCB包括单元1、单元2以及单元3，单元节距为10000μm。接着，使用根据本发明实施例的植球装置进行植球，如图4中的（b）所示，植球装置的单元节距与植球区域的单元节距相同，此时不需要运行加热部件30来调节单元节距，同时不需要运行检测部件40。换言之，吸附杆20的吸附管22之间的单元节距（也可以指，主体10的插入孔14之间的单元节距，以下简称植球主体10的单元节距）与植球区域的单元节距相同，均为10000μm，也就是植球装置的单元节距以及目标植球区域的单元节距相同，均为10000μm，吸附管22插入到插入孔14后，进行抽真空，由于连接杆21和吸附管22相互连通，因此连接在吸附杆20的连接杆21上的抽真空装置（未示出）开始操作，进行抽真空，从而由于主体10内的低压而利用吸附管22将焊球吸附到植球装置中的由多个第一凸块12与多个第二凸块13之间形成的抽真空孔中。

待吸附完成好所需焊球之后，操作植球，将真空孔中被吸附管22吸附的焊球对准所述植球区域，操作抽真空装置（未示出），卸掉真空，同时利用吸附管22将焊球向下推到所述植球区域，完成植球，如图4中的（c）所示。

图5是示出了使用根据本发明的实施例的植球装置进行植球的示例性实施例的操作图。图6是示出了使用根据本发明的实施例的植球装置进行植球的方法的控制流程图。具体地说，图5是示出了目标植球区域的单元节距与植球装置的单元节距不相同的情况下，植球装置进行植球操作的过程。

本发明的实施例以图5中示出的变化的单元节距为示例，描述了本发明，但是本发明不限于此，而是可以应用于本领域技术人员所能理解的各种单元节距可变的范围。

与上述对比性示例相比，将参照图5和图6描述节距变化后的根据本发明实施例的植球装置进行植球的方法。

首先，待植球区域（如图5中的（a）示出的PCB）的单元节距为10000+18μm，而图5中的（b）示出的植球主体10的单元节距（即，第一凸块12的末端到与其相邻的第二凸块13的前端之间的距离）为10000μm，在该单元节距中有四个（本发明不限于此）植球点，四个植球点由三个第二凸块13分开，相应的植球点与插入孔14和吸附杆20的位置相对应。

待植球区域的单元节距与植球装置的主体10的单元节距不同。通过检测部件40中所设置的位移传感器（未示出）对待植球区域的单元节距进行感测，同时将植球装置的单元节距进行感测，对比之后，将数据反馈到控制部件50。

接下来，作为检测部件40的检测结果，由于植球区域的单元节距与植球装置的主体10的单元节距不同，因此控制部件50操作，调节植球装置主体10的单元节距，具体地说，控制部件50根据所述植球区域的单元节距（10000+18μm）设定加热部件30所要加热到的温度，根据植球主体10和吸附杆20的材料，在本发明的实施例中，植球主体10和吸附杆20由不锈钢材料形成，不锈钢的热膨胀系数在常温常压下为1.2×10^-5m/℃，因此将植球装置从室温加热到180℃，植球装置的节距可以由“10000μm”膨胀到“10000+18μm”。控制部件50设定加热部件30所要加热到温度为180℃，即，加热部件30将本发明实施例的植球装置加热到180℃，具体地说，将植球主体10和吸附杆20加热到180℃。通过加热部件30的加热，植球主体10和吸附杆20各部分受热均匀，同步均匀地膨胀，因此各部分单元节距相同。然而，本发明的实施例不限于此，加热部件30可以根据目标植球区域的单元节距的变化值，而设定所要加热到的温度，只要满足所设定的温度不高于将要植球的焊球的熔点即可。

如上所述地，运行加热部件30，以加热主体10和吸附杆20，同时运行检测部件40，以测量升温后主体10和吸附杆20的温度是否达到180℃，或者检测植球主体10的单元节距是否达到10000+18μm，并且是否与目标植球区域的单元节距相同，如果检测结果为植球主体10的单元节距和待植球区域的单元节距相同，在本发明的实施例中，也就是实际温度与设定温度相同，为180℃，或者植球主体10的单元节距与所述植球区域的单元节距相同，均为10000+18μm。

通过加热过程，如图5中的（c）所示，植球主体10的单元节距被调节到所需的单元节距值。也就是在加热的情况下，植球主体均匀地膨胀，植球主体的各单元节距同步均匀地膨胀，以满足待植球区域所需要的单元节距值。

如图5中的（d）所示，保持加热部件30的加热，使主体10和吸附杆20的温度恒定在180℃，以在此温度下继续进行植球的过程。具体地说，抽真空吸附焊球，利用吸附管22进行抽真空，通过主体10内的低压吸附焊球，由于抽真空步骤与参照图4描述的抽真空步骤相同，将省略此部分的详细描述。

焊球吸附完成之后操作植球，将吸附的焊球对准所述植球区域，卸掉真空，同时利用吸附管22将焊球向下推到单元节距为10000+18μm的植球区域上，如图5中的（e）所示。

所述检测部件40可以使用各种传感器，可以使用温度传感器进行温度的感测，或者，可以使用位移传感器进行单元节距的感测，只要可以实施本发明所需的数据的感测与反馈即可。

因此，通过本发明的实施例的单元节距可控焊锡球附着工具，可以匹配不同的单元节距。换言之，一种焊球附着工具可以应用于许多具有相同设计的PCB布局/矩阵/单元节距的封装件。

虽然示出并描述了本发明的示例性实施例，但是本领域技术人员应理解的是，本发明不限于上述实施例，在不脱离本发明范围的情况下，可以进行各种变形和修改。

Claims (9)

1.一种植球装置，所述植球装置包括：

主体(10)，包括连接部分(11)、多个第一凸块(12)、与多个第一凸块(12)交叉地布置的多个第二凸块(13)、以及位于彼此相邻的第二凸块(13)之间和位于相邻的第一凸块(12)和第二凸块(13)之间的多个插入孔(14)，第一凸块(12)与第二凸块(13)从连接部分(11)向下突出，插入孔(14)形成在连接部分(11)中，第一凸块(12)内部具有均匀分布的多个第一通孔(121)，第二凸块(13)内部具有第二通孔(131)；

吸附杆(20)，设置在主体(10)上方并且具有连接杆(21)和从连接杆(21)向下突出的多个吸附管(22)，连接杆(21)和吸附管(22)在内部相互连通，多个吸附管(22)分别插入到多个插入孔(14)中，以在抽真空时吸附焊球或在卸掉真空时进行植球；

多个加热部件(30)，设置在位于所述多个第一凸块(12)中的多个第一通孔(121)中；

检测部件(40)，设置在位于第二凸块(13)中的第二通孔(131)中，用于检测主体(10)的温度数据或者检测主体(10)的单元节距数据和目标植球区域的单元节距数据；以及

控制部件(50)，与检测部件和加热部件连接并设置为与检测部件一起控制植球操作，控制部件(50)根据检测部件(40)检测到的数据控制植球装置的操作，

其中，所述多个加热部件(30)对主体(10)和吸附杆(20)进行加热以使连接部分(11)和连接杆(21)均匀变形，以调节植球装置的单元节距，控制部件(50)根据检测部件(40)检测到的数据控制加热部件(30)的加热，以对所述植球装置的单元节距进行调节。

2.如权利要求1所述的植球装置，其中，第一凸块(12)的横截面积大于第二凸块(13)的横截面积，第一凸块(12)和第二凸块(13)之间的空间形成为抽真空孔，所述抽真空孔与吸附杆(20)的吸附管(22)的位置相对应，并与插入孔(14)连通。

3.如权利要求2所述的植球装置，其中，相邻的两个第一凸块(12)之间设置有至少一个第二凸块(13)。

4.如权利要求1所述的植球装置，其中，加热部件(30)包括外壁(31)和电加热丝(32)，电加热丝(32)设置在外壁(31)的内部。

5.如权利要求4所述的植球装置，其中，主体(10)、吸附杆(20)和外壁(31)由相同的材料形成。

6.如权利要求5所述的植球装置，其中，主体(10)、吸附杆(20)和外壁(31)由不锈钢制成。

7.如权利要求1所述的植球装置，其中，检测部件(40)包括温度传感器和位移传感器中的至少一种。

8.一种利用植球装置进行植球的方法，其中，所述植球装置包括如权利要求1到权利要求7中的任意一项所述的植球装置，所述植球方法包括：

(a)、准备植球区域，所述植球区域的单元节距与植球装置的主体(10)的单元节距不同；

(b)、操作控制部件(50)，控制部件(50)根据所述植球区域的单元节距设定加热部件(30)所要加热到的温度；

(c)、运行加热部件(30)，以加热主体(10)和吸附杆(20)使连接部分(11)和连接杆(21)同时变形，同时运行检测部件(40)，以测量升温后主体(10)和吸附杆(20)的温度或者植球装置的单元节距和目标植球区域的单元节距，并将测量结果反馈给控制部件(50)，直到主体的实际温度与设定的温度相同或者直到植球主体(10)的单元节距与所述植球区域的单元节距相同，保持加热部件(30)的加热使主体(10)和吸附杆(20)的温度恒定；

(d)、利用吸附管(22)进行抽真空，通过主体(10)内的低压吸附焊球；

(e)、将吸附的焊球对准所述植球区域，卸真空，同时利用吸附管(22)将焊球推到所述植球区域，完成植球。

9.如权利要求8所述的方法，其中，第一凸块(12)的横截面积大于第二凸块(13)的横截面积，第一凸块(12)和第二凸块(13)之间的空间形成为抽真空孔，所述抽真空孔与插入孔(14)连通。